缆型电池以及用于制造缆型电池的方法技术

本发明专利技术涉及缆型电池以及用于制造缆型电池的方法。缆型电池(1)包括：-第一极性型的至少第一股(2)，-第二极性型的至少第二股(3)，所述第二极性型与第一极性型相反，-其中布置第一股(2)和第二股(3)的电解质层(4)，电解质层(4)为离子传导且电绝缘的，第一股(2)离子连接于第二股(3)。第一股(2)被隔离物层(5)包覆，隔离物(5)为电绝缘的，隔离物(5)被配置为防止第一股(2)和第二股(3)之间的任何直接接触。形成隔离物(5)的材料的强度比形成电解质层(4)的材料的强度更大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及（电）缆型电池以及用于制造其的方法。
技术介绍
在过去数年间，能量需求已经增加并且正在进行大量的研究，不仅为了改善电池 的性能，还为了优化它们的构造，且特别是为了使它们小型化。电池的小型化是主要的问 题，特别是对于在针对公众的电子设备如便携式设备市场（移动电话、平板电脑等）中的应 用。 近来，一类新的电池已经出现-缆线形式的电池，也称为缆型电池。这种新类型的 电池应能够使小型化和柔性的日益增加的需求得到满足。 已经提出不同的构造。第一种为如在文献W0 03/023880和US2014/0011065中所 呈现的同轴构造。该构造围绕中央集流体建立，相继不同的层沉积在所述中央集流体上以 形成电池一由第一材料制备的第一电极、电解质、由第二材料制备的第二电极和第二集流 体。 另一类构造描述于文献US2014/0011065(图1)中一缆型电池包括线形式的数个 内部集流体410,各内部集流体被电极材料420覆盖。将以这种方式获得的电极彼此平行 地布置，然后用称为隔离层430的层包覆。这种层防止电极之间的短路。另一电极材料层 440沉积在隔离层430的外表面上。最终，外部集流体450沉积在整个组件上。 替代地，可以螺旋形的形式将内部电极卷成圈（"Cable-typeFlexibleLithium ionBatteryBasedonHollowmulti-HelixElectrodes'，，Adv.Mater. 2012,24， 5192-5197)。该圈在其中心中呈现出空的空间孔隙（emptyspacevoid)，其改善组件的柔 性。该空间可由电解质填充。 然而，具有外部电极的这些构造不提供在两种电极材料之间的平衡的大的自由 度。 不具有外部电极的另一类构造描述于文献US2012/0009331中，并且展示于图2 中。形成阳极111和阴极121的材料沉积在不同的金属线120和110上以形成电极。然后 将电极包覆在电解质护套中。 为了确保所述线之间的电绝缘，将相同极性的电极进一步地各自用电解质层131 覆盖。该层确保电极材料之间的离子传导性和电绝缘二者。然后将所有的线用相同的电解 质护套132包覆以形成最后的缆型电池。 尽管这样的结构能够改善电极材料之间的平衡，但是该结构没有使得如下成为可 能：当进行线的组装时确保不存在短路。后者因此不可以充分的方式变紧。因此这种结构 尚不足够紧凑到获得良好的小型化并且同时获得高容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是弥补现有技术的缺点，且特别是提出如下的缆型电池：其显示出 更好的对机械应力（主要是压缩应力和挠曲应力）的抗性（耐受性），同时防止短路的发 生。 该目的通过包括如下的缆型电池实现： -第一极性型的至少第一股（strand)， -第二极性型的至少第二股，所述第二极性型与第一极性型相反， -其中布置所述第一股和所述第二股的电解质层，所述电解质层为离子传导且电 绝缘（电子绝缘）的，以使得所述第一股离子连接于所述第二股。 所述第一股被至少一个隔离物包覆，所述隔离物为电绝缘的，所述隔离物被配置 (构造）为防止相反极性的所述第一股和所述第二股之间的任何直接接触。 形成所述隔离物的材料的机械强度比形成所述电解质层的材料的机械强度更大。 该目的还通过包括以下相继步骤的缆型电池的制造方法实现： -提供第一极性型的至少第一股和第二极性型的至少第二股，所述第二极性型与 所述第一极性型相反， -将所述第一股和所述第二股布置在离子传导且电绝缘的电解质层中，所述第一 股离子连接于所述第二股。 所述第一股被至少一个隔离物包覆，所述隔离物为电绝缘的，所述隔离物被配置 为防止所述第一股和所述第二股之间的任何直接的电接触。 形成所述隔离物的材料的机械强度比形成所述电解质层的材料的机械强度更大。【附图说明】 从本专利技术的【具体实施方式】的以下描述，其它优势和特征将变得更加明晰，所述具 体实施方式仅出于非限制性实例的目的给出且示于附图中，其中： -图1和2以示意性的方式在横截面上展示根据现有技术的缆型电池， -图3-9以示意性的方式在横截面上展示根据本专利技术的不同实施方式的缆型电 池。【具体实施方式】 缆线形式的电池，或缆型电池1，包括： -第一极性型的至少第一股2， -第二极性型的至少第二股3,所述第二极性型与第一极性型相反， -其中布置第一股2和第二股3的电解质护套或层4,所述电解质层为离子传导且 电绝缘的，使得第一股2离子连接于第二股3。 如图3中所示，根据本专利技术的缆型电池1的第一股2进一步被至少一个隔离物5 包覆。 隔离物5被配置为防止第一股2和第二股3之间的直接接触。 隔离物5使第一股2和第二股3之间能够保持最小间隙。 优选地，隔离物5具有包括在10nm和10μm之间的厚度。 隔离物5是电绝缘的，以防止相反极性的第一股2和第二股3之间的任何电接触， 从而防止所述两股之间的短路。 优选地，隔离物5是离子传导的，其能够使第一股2和第二股3之间的离子交换增 加，由此改善电池的性能。 形成隔离物5的材料不同于形成电解质层4的材料。 优选地，隔离物5由陶瓷制备。 形成隔离物5的材料优选选自例如纳米形式的A1203、LixAlyGez(P04)3(LAGP)、 LixAlyTiz(P04)3(LATP)、LixLayTiOz(LLTO)、Li3P04、和锂磷的氧氮化物（LiPON)。 根据另一实施方式，隔离物5由聚合物制备。 形成隔离物5的聚合物材料选自聚苯乙烯（PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚 氯乙烯（PVC)、聚四氟乙烯（PTFE)、聚碳酸酯（PC)、或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)。 优选地，形成隔离物5的材料的机械抗性（mechanicalresistance)比形成电解 质层4的材料的机械抗性更大。 强度意为材料对机械应力引起的形变的抗性。 材料的机械抗性可通过所述材料的杨氏模量来表征。 为了经受机械应力，有利地选择具有比电解质的杨氏模量更高或甚至高得多的杨 氏模量的隔离物。 更高意为隔离物的杨氏模量是电解质层的杨氏模量的至少100倍高。 高得多意为隔离物的杨氏模量是电解质层的杨氏模量的至少1000倍高。 缆型电池因此可用显示出80GPa的杨氏模量的LiPON隔离物制造，且电解质可用 显示出小于0.0 OlGPa的杨氏模量的硅酸盐基离子凝胶型的无机基体制备。 在另一实例中，隔离物可由显示出包括在380和490GPa之间的杨氏模量的氧化铝 A1203制备，且电解质可用具有包括在0. 2和0. 7GPa之间的杨氏模量的聚乙烯型的聚合物 基体制备。 有利地，形成隔离物5的材料的硬度比形成电解质层4的材料的硬度更大。 更大的硬度意为隔离物5更硬一它对抗（op当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
缆型电池(1)，包括：‑包括第一集流体的第一极性型的至少第一股(2)，‑包括第二集流体的第二极性型的至少第二股(3)，所述第二极性型与所述第一极性型相反，‑其中布置第一股(2)和第二股(3)的电解质层(4)，电解质层(4)为离子传导且电绝缘的，使得第一股(2)离子连接于第二股(3)，特征在于第一股(2)被至少一个隔离物(5)包覆，隔离物(5)为电绝缘的，隔离物(5)被配置为防止第一股(2)和第二股(3)之间的任何直接接触，且特征在于隔离物(5)由第一材料形成，所述第一材料具有比形成电解质层(4)的第二材料的机械抗性更大的机械抗性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H波特豪尔特，S奥卡西，
申请(专利权)人：原子能和代替能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR